Đồ án tự động hoá quá trình công nghệ PLC

Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Mục lục ĐỀ TÀI LỜI NÓI ĐẦU Chương I:Cơ sở lí thuyết tự động hóa .5 1.1 Mở đầu 1.2 Các thành phần PLC 1.2.1 Cấu hình phần cứng 1.2.2 Cấu tạo chung PLC 1.3 Các vấn đề lập trình 10 1.3.1 Khái niệm chung 10 1.3.2 Các phương pháp lập trình 11 1.3.3 Các rơle nội 15 1.3.4 Các rơle thời gian 16 1.3.5 Các đếm 17 1.4 Đánh giá ưu nhược điểm PLC 17 ChươngII:Bộ điều khiển PLC S7-300 20 2.1 Cấu hình cứng 20 2.1.1 Cấu tạo họ PLC- S7-300 20 2.1 Địa gán địa 22 2.2 Vùng đối tượng 23 2.2.1 Các vùng nhớ 23 2.2.2 Nhập số 24 2.3 Ngôn ngữ lập trình 25 2.3 Cấu trúc chương trình S7-300 25 2.3.2 Bảng lệnh S7-300 27 2.4 Lập trình số lệnh 27 2.4 Nhóm lệnh 1ogic 27 2.4.2 Nhóm lệnh thời gian 30 2.4.3 Nhóm lệnh đếm 34 Chương III: Tìm hiểu công nghệ 38 3.1 Giới thiệu công nghệ rửa xe ô tô 38 SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ 3.1.1Giới thiệu phương pháp rửa xe ô tô 38 3.1.2 Sơ đồ nguyên lý cung cấp nước cho hệ thống rửa xe tự động 38 3.1 Phương án công nghệ phương pháp rửa xe tự động 39 3.2 Phương pháp thực tế Việt Nam 41 3.3 Khảo sát kết cấu chi tiết hệ thống rửa xe tự động phương án lựa chọn 42 3.3.1 Đường ray 42 3.3.2 Các thiết bị phun nước cao áp, hun chất tẩy 42 3.3.3 Chổi lau xe 42 3.3.4.Hệ thống sấy khô 43 3.3.5 Động kéo băng tải 43 3.3.6 Thiết bị điều khiển trình 43 3.4 Kết luận trình tìm hiểu công nghệ 44 3.5 Mô hình xây dựng 44 ChươngVI:Chương trình điều khiển 46 4.1.Mạch điều khiển mạch động lực 46 4.1.1 Mạch điều khiển 46 4.1.2 Mạch động lực 48 4.2 Thực S7-300 49 4.2.1 Sơ đồ kết nối 49 4.2.2 Chương trình lập trình S7-300 50 4.2.3 Mô PLC sim 54 4.3 Các tài liệu tham khảo 60 SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN ĐỀ 28: TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ PLC SVTH : Đặng Văn Trình GVHD Chuyển : Trần Đức Đề tài: “ ứng dụng PLC S7-300 điều khiển hệ thống rửa xe tự động” Bao gồm động cơ:1đ/c băng tải đưa xe vào nhà rửa, 2đ/c điều khiển cửa vào cửa ra, 1đ/c xả nước, 1đ/c thổi khô 10 cảm biến bố trí hình vẽ Khi có cố mạch tự động dừng Yêu cầu thực Cơ sở lí thuyết tự động hóa Tìm hiểu trình công nghệ Xây dựng mạch điều khiển mạch động lực Viết chương trình điều khiển S7_300 Ngày giao đề: Ngày hoàn thành Khoa bôn môm GVDH SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ LỜI NÓI ĐẦU Cuộc sống gắn liền với tiện lợi, sử dụng dịch vụ tốt nhất,nhanh Đối với nước phát triển công nghệ tự động hóa áp dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, kể đến ứng dụng thực tế sống ngày là:” Rửa xe tự động” thiếu nước phát triển với mật độ ô tô lớn Mô hình Rửa Xe đời góp phần mang lại chuyên nghiệp dịch vụ rửa xe, đáp ứng nhu cầu ngày cao sống công nghiệp tiện lợi nhanh chóng, không phần hiệu so với dịch vụ cổ điển Đối với nước ta dịch vụ Chưa áp dụng rộng rãi, tương lai, với xu phát triển chung giới Nước ta ngày phát triển Đất nước phát triển gắn liền với giao thông vận tải phát triển, đời sống vật chất nâng cao Dẫn đến xuất ngày nhiều xe ô tô, thay dần xe gắn máy, trả lại mặt đường phố đại đẹp Bên cạnh thiết bị sử dụng dịch vụ rửa xe chuyên nghiệp Cuộc sống người trở nên động nhu cầu rửa xe nhanh tất yếu, họ xem thời gian “vàng” mà có nhà Rửa Xe Tự Động đáp ứng thời điểm rửa nhiều xe Tiết kiệm nhiều thời gian cho người động Khi giao làm đề tài em mong muốn với kiến thức mà than tiếp thu áp dụng vào thực tế Mô hình em xây dựng từ mô hình Thầy Trần Đức Chuyển từ mô hình tham khảo mạng Vì kiến thức hạn chế thời gian tìm hiểu không nhiều nên đồ án em chưa thể phát huy tưởng em vào mô hình hay Mô hình “Rửa xe tự động” phức tạp khí và khó để thể Ở em xin đưa mô hình thu nhỏ hệ thống mà hiệu không cao Rất mong giúp đỡ cưa Thầy Cô giáo khoa đặc biệt giúp đỡ Thầy Trần Đức Chuyển người hướng dẫn em thực đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Nam Định 04/11/ 2010 S i n h V i ê n : Đ ặ n g V ă n T r ì n h SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Chương I:Cơ sở lí thuyết tự động hóa 1.1 Mở đầu Sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động đại công nghệ điều khiển logic khả trình dựa sở phát triển tin học mà cụ thể phát triển kỹ thuật máy tính Kỹ thuật điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Control) phát triển từ năm 1968 -1970 Trong giai đoạn đầu thiết bị khả trình yêu cầu người sử dụng phải có kỹ thuật điện tử, phải có trình độ cao Ngày thiết bị PLC phát triển mạnh mẽ có mức độ phổ cập cao Thiết bị điều khiển logic lập trình PLC dạng thiết bị điều khiển đặc biệt dựa vi xử lý, sử dụng nhớ lập trình để lưu trữ lệnh thực chức năng, chẳng hạn cho phép tính logic, lập chuỗi, định giờ, đếm, thuật toán để điều khiển máy trình công nghệ PLC thiết kế cho kỹ sư, không yêu cầu cao kiến thức máy tính ngôn ngữ máy tính, vận hành Chúng thiết kế cho nhà kỹ thuật cài đặt thay đổi chương trình Vì vậy, nhà thiết kế PLC phải lập trình sẵn cho chương trình điều khiển nhập cách sử dụng ngôn ngữ đơn giản (ngôn ngữ điều khiển) Thuật ngữ logic sử dụng việc lập trình chủ yếu liên quan đến hoạt động logic, ví dụ có điều kiện A B C làm việc Người vận hành nhập chương trình (chuỗi lệnh) vào nhớ PLC Thiết bị điều khiển PLC giám sát tín hiệu vào tín hiệu theo chương trình thực quy tắc điều khiển lập trình Các PLC tương tự máy tính, máy tính tối ưu hoá cho tác vụ tính toán hiển thị, PLC chuyên biệt cho tác vụ điều khiển môi trường công nghiệp Vì PLC: + Được thiết kế bền để chịu rung động, nhiệt, ẩm tiếng ồn, + Có sẵn giao diện cho thiết bị vào ra, + Được lập trình dễ dàng với ngôn ngữ điều khiển dễ hiểu, chủ yếu giải phép toán logic chuyển mạch Về chức điều khiển logic PLC giống chức điều khiển thiết kế sở rơle công tắc tơ sở khối điện tử là: + Thu thập tín hiệu vào tín hiệu phản hồi từ cảm biến, SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ + Liên kết, ghép nối tín hiệu theo yêu cầu điều khiển thực đóng mở mạch phù hợp với công nghệ, + Tính toán soạn thảo lệnh điều khiển sở so sánh thông tin thu thập được, + Phân phát lệnh điều khiển đến địa thích hợp Riêng máy công cụ người máy công nghiệp PLC liên kết với điều khiển số NC CNC hình thành điều khiển thích nghi Trong hệ thống trung tâm gia công, quy trình công nghệ PLC điều khiển tập trung 1.2 Các thành phần PLC 1.2.1 Cấu hình phần cứng Bộ PLC thông dụng có năm phận gồm: xử lý, nhớ, nguồn, giao diện vào/ra thiết bị lập trình Sơ đồ hệ thống hình 1.1 1.2.1.1 Bộ xử lý Bộ xử lý gọi xử lý trung tâm (CPU), linh kiện chứa vi xử lý Bộ xử lý biên dịch tín hiệu vào thực hoạt động điều khiển theo chương trình lưu nhớ CPU, truyền định dạng tín hiệu hoạt động đến thiết bị Nguyên lý làm việc xử lý tiến hành theo bước tuần tự, thông tin lưu trữ nhớ chương trình gọi lên kiểm soát đếm chương trình Bộ xử lý liên kết tín hiệu đưa kết điều khiển tới đầu Chu kỳ thời gian gọi thời gian quét (scan) Thời gian vòng quét phụ thuộ vào dung lượng nhớ, vào tốc độ CPU Nói chung chu kỳ vòng quét hình 1.2 SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Trong đó: STT Địa ON I0.0 OFF I0.1 Ht1 I0.2 Ht2 I0.3 Ht3 I0.4 Ht4 I0.5 Ht5 I0.6 Ht6 I0.7 Ht7 I1.0 10 Ht8 I1.1 11 Ht9 I1.2 12 Ht10 I1.3 13 S.cố I1.4 4.2.2 Chương trình lập trình S7-300 Nguyên lí hoạt động hệ thống sau: Đưa xe lên băng tải trước Ấn On băng tải bắt đầu chạy, đưa ô tô vào phòng rửa xe Quá trình rửa 5s trình làm khô 5s Sau xe lại đưa Chương trình cụ thể sau: Netword1 SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Khi gặp cố M0.0 tác động tiếp điểm toàn hệ thống dừng hoạt động cần hoạt động lại phải khắc phục hoàn toàn cố trước.sau khởi động lại toàn hệ thống Có đèn báo cố Netword2: Ấn nút ON hệ thống bắt đầu làm việc OFF hệ thống dừng mạch có bảo vệ gặp cố Có đèn báo ON Netword3 Ấn nút OFF hệ thống dừng Có đèn báo OFF bảo vệ gặp cố Netword4 Chỉ cần ấn on băng tải chạy, băng tải dừng đưa ô tô đến vị trí rửa sau làm khô xong băng tải lại tiếp tục đưa xe SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Netword5 Băng tải đưa ô tô vào chạm công tác hành trình Ht1 cửa vào mở cửa kéo lên vị trí cao (cánh cửa chạm công tác hành trình Ht2) cửa dừng kéo lên Động bảo vệ gặp cố Netword6 Băng tải đưa ô tô vào chạm công tác hành trình Ht3 cửa vào đóng cửa kéo lên vị trí thấp (cánh cửa chạm công tác hành trình Ht4) cửa dừng kéo xuống Động bảo vệ gặp cố Netword7 Băng tải đưa ô tô vào chạm công tác hành trình Ht5 băng tải dừng ( Netword4) động làm nhiệm vụ đẩy đẩy ô tô lên Gặp Ht6 dừng đẩy Động bảo vệ gặp cố SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Netword8 Khi ô tô đẩy đến vị trí rửa (gặp Ht6) trình rửa bắt đầu thới gian rửa 5s Mạch bảo vệ gặp cố Netword 9: Sau trình rửa trình làm khô Quá trình làm khô diễn 5s Netword 10: Đây trình xe hạ xuống Khi lúc băng tải bắt đầu chạy (Netword 4) Mạch bảo vệ tải SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Netword 11: Quá trình mở cửa Khi băng tải đưa xe đến vị trí chạm vào Ht7 Cửa dừng kéo lên gặp Ht8 Mạch bảo vệ có cố Netword 12: Quá trình đống cửa Khi băng tải đưa xe đến vị trí chạm vào Ht10 Cửa dừng kéo xuống gặp Ht9 Mạch bảo vệ có cố 4.2.3 Mô PLC sim Khởi động PLCsim lên bắt đầu mô phỏng: Hệ thống vị trí sẵng sàng hoạt động Chọn Run tác động nút ấn khởi động ta thấy M0.0 có tín hiệu.Q0.0 có tín hiệu (băng tải chạy đưa ô tô vào) , Q1.1 có tín hiệu đè ON sáng báo hiệu mạch làm việc, hình SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Tiếp băng tải đưa ô tô chạm vào công tác hành trình (Ht1) cửa vào kéo lên mở cho ô tô vào (Q0.1 có tín hiệu sáng) Như hình dưới: Khi cửa vào kéo lên chạm vào Ht2 (I0.3) động kéo cửa lên dừng hoạt động Như hình dưới: SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Tiếp theo trình kéo cửa xuống xe chạm vào Ht3 dừng cánh cửa chạm vào Ht4 Như hình dưới: Tiếp xe gặp hành trình (Ht5 I0.6) xe đẩy lên, gặp Ht6 (I0.7) động đẩy dừng đẩy, trình rửa bắt đầu Mô hình dưới: Quá trình rủa diễn đồng hồ thời gian tính thời gian rửa tự động nó.(T1) SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Tiếp theo trình làm khô Q0.5 T2 tính thời gian cho trình làm khô: Sau xe đưa xuống đồng thời băng tải chạy để đưa xe Và cuối trình xe đượ đưa qua cửa tương tự trình vào Mô hình đây: SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Cửa kéo lên gặp Ht8 (I1.1) Xe gặp Ht10 (I1.3) cửa kéo xuống: Quá trình đóng cửa kết thúc: SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Và ấn OFF kết thúc trình: Đèn OFF sáng Trường hợp hoạt động gặp cố dừng tất cả, phải khắc phạu xong cố, khởi động lại hệ thống hoạt động SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ 4.3 Các tài liệu tham khảo Tự động hóa với Simatic S7-300 200 tác giả Nguyễn Doãn Phước Giáo trình điều khiển logic PLC tác giả Nguyễn Như Hiền, Nguyễn Mạnh Tùng Các tài liệu mạng……vv SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển [...]... với PLC thì việc lập trình được thực hiện thông qua một thiết bị lập trình và một ngoại vi chương trình Có thể chỉ ra quy trình lập trình theo giản đổ hình1.8 Để lập trình người ta có thể sử dụng một trong các mô hình sau đây: Hình 1.8 Quy trình lập trình + Mô hình dãy + Mô hình các chức năng SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ + Mô hình biểu đồ. .. SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ O O ORN ORI ST OUT Mạng LAD là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn chỉnh, theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới Quá trình quét của PLC cũng theo thứ tự này Mỗ một nấc thang xác định một số hoạt động của quá trình điều khiển Một sơ đồ LAD có nhiều nấc thang Trên mỗi phần tử của biếu đồ hình thang... tuần tự của chương trình dẫn dấn một thời gian trễ trong khi bộ đếm của chương trình đi qua một chu trình đầy đủ, sau đó bắt đầu lại từ đầu SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Hình 1.1 nguyên lí của bộ PLC Hình 1.2 Vòng quét Để đánh giá thời gian trễ người ta đo thời gian quét của một chương trình dài 1K byte và coi đó là chỉ tiêu để so sánh các PLC. .. gắn liền với PLC và được dùng phổ biết trong lập trình Rơle nội này tương tự như các rơle trung gian trong sơ đồ rơle công tắc tơ Rơle nội cũng được SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ coi là các đầu ra để nhận các lệnh gán đầu ra, nhưng thực chất đầu ra này không đưa ra ngoài (không phải thiết bị ngoại vi) mà chỉ nằm nội tại trong PLC PLC nhỏ có... lớn Hệ PLC + Thay đổi dễ dàng qua công nghệ phích cắm + Lắp đặt đơn giản + Thay đổi nhanh quy trình điều khiển + Kích thước nhỏ + Có thể nối với mạng máy tính - Giá thành cao Bộ thiết bị lập trình thường đắt, sử dụng ít SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ ChươngII:Bộ điều khiển PLC S7-300 2.1 Cấu hình cứng 2.1.1 Cấu tạo của họ PLC- S7-300 PLC Step... đầu vào và các đầu ra thì có thể đánh giá được kích cỡ yêu cầu của bộ nhớ hay độ dài chương trình Do đó, có thể dễ dàng và nhanh chóng lựa chọn PLC phù hợp với các yêu cầu công nghệ đặt ra SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ + Khả năng tái tạo: Nếu dùng nhiều PLC với quy cách kỹ thuật giống nhau thì chi phí lao động sẽ giảm thấp hơn nhiều so với... soạn thảo và lập trình - 15% cho chạy thử nghiệm - 5% cho tài liệu SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Việc lắp đặt một PLC tiếp theo chỉ bằng khoảng 1/2 giá thành của bộ đầu tiên, nghĩa là hầu như chỉ còn chi phí phần cứng Có thể so sánh hệ điều khiển rơle và hệ điều khiển PLC như sau: Hệ rơle: + Nhiều bộ phận đã được chuẩn hoá + Ít nhạy cảm... thể SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ là thiết bị lập trình cầm tay gọn nhẹ, có thể là phần mềm được cài đặt trên máy tính cá nhân 1.2.1.4 Bộ nhớ Bộ nhớ là nơi lưu giữ chương trình sử dụng cho các hoạt động điều khiển Các dạng bộ nhớ có thể là RAM, ROM, EPROM Người ta luôn chế tạo nguồn dự phòng cho RAM để duy trì chương trình trong trường hợp... thuộc rất lớn vào thiết bị lập trình Khi trang bị một bộ PLC thì đồng thời phải trang bị một thiết bị lập trình của cùng một hãng chế tạo Tuy nhiên, ngày nay người ta có thể lập trình bằng phần mềm trên máy tính sau đó chuyển sang PLC bằng mạch ghép nối riêng Sự khác nhau chính giữa bộ điều khiển khả trình PLC và công nghệ rơle hoặc bán dẫn là ở chỗ kỹ thuật nhập chương trình vào bộ điều khiển như thế... hình 1.11 SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Một đoạn STL của PLC S7-200 (Siemen s) 0 LD I 0.1 1 A I 0.2 3 = Q 1.0 Một đoạn STL của PLC MELSEC Fl (Nhật 0 LD X 400 1 O X 403 2 ANI X 404 3 OUT Y 433 Một đoạn STL của CPM1A (OMRON) 0 LD 000.01 1 OR 010.00 2 AND NOT 000.00 3 AND 000.03 4 OUT 010.00 1.3.2.4 Phương pháp lưu đồ điều khiển CSF (Control